JP6867883B2 - 空間表示装置、および、空間表示方法 - Google Patents

Description

本発明は、空間表示装置、および、空間表示方法に関する。

プラントなどの構造物をコンピュータが表示するときに、三次元の立体的な形状データとして表示させるシステムが提案されている。これにより、プラントを所望の視点位置から眺めることができ、監視業務や設計業務に活用することができる。一方、三次元の表示データだけでなく、数値データなどの他のデータも併せて表示することにより、プラントで行われる各種業務の詳細な情報も把握させることができる。

特許文献１には、プラントの監視制御装置において、視点から見た構造物の三次元表示データ上で、計測器が示す運転状態データを二次元シンボルで表示させていることが記載されている。
特許文献２には、３次元モデルの所定の視点位置から２次元画像を生成することが記載されている。
特許文献３には、２次元ＣＡＤ（Computer-Aided Design）の機器図面シンボルデータと３次元ＣＡＤの機器モデルデータを用いて、プラントのレイアウト設計を支援することが記載されている。
特許文献４には、プラントの監視盤表示にて三次元モデルを三次元空間内の所定位置に配置し、レンダリング処理によって二次元座標系に変換することが記載されている。
特許文献５には、建築設計支援にて３Ｄモデルに基づき、任意の視点からの２次元図を演算し生成することが記載されている。

特開２０１３−２２２２５８号公報 特開２０１３−２１４９４４号公報 特開２０１０−２５７３１７号公報 特開２００７−３３００８８号公報 特開２００５−３０１３５８号公報

ＨＭＤ（Head Mounted Display）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）の性能向上に伴い、仮想現実（ＶＲ：Virtual Reality）技術が徐々に普及している。ＨＭＤを装着したユーザには、目の前にあたかもプラントが存在しているかのような体験を得ることができる。よって、三次元表示データを従来の平面型ディスプレイに表示させるだけでなく、ＶＲとして仮想空間でプラントの内部にいるような表示方法も、プラントの各種業務に活用することが望まれる。

なお、ＶＲでの一人称視点の表示は、ＨＭＤを装着したユーザの頭部と密接に連動しており、例えばユーザが左側を向くと、表示内容もカメラの視界が左を向いたものへと、リアルタイムに変動する。このようなユーザと一体的な表示装置においては、臨場感を高める効果があると同時に、現在の視野から見づらい部品も存在する。

例えば、仮想空間内での現在のカメラ位置から遠い部品については、画面内で小さく表示されてしまい、見づらくなる。また、カメラの正面から大きく外れた角度に存在する部品も、画面内で歪んで表示されてしまう。しかし、プラント内での作業を行う上で、目の前の見やすい部品だけで無く、空間を全体的に把握する必要がある。

そこで、本発明は、仮想空間内を立体的に表示させるときに、現在の視野から見づらい部分についても適切に表示させることを、主な課題とする。

前記課題を解決するために、本発明の空間表示装置は、以下の特徴を有する。
仮想空間に表示される立体形状データは、その構成要素である部品ごとに検索キーとなる識別情報が定義されており、
本発明は、所定のカメラ視野から視認した前記立体形状データを仮想空間として表示するとともに、前記所定のカメラ視野の更新に連動して仮想空間の表示内容も更新する画面制御部と、
前記所定のカメラ視野からの視認が良好な仮想空間内の第１領域と、その第１領域以外の領域である仮想空間内の第２領域とに区分しておき、仮想空間内に配置する各部品について、前記第１領域内に位置する部品の表示形態と、前記第２領域内に位置する部品の表示形態とを異なる形態とする部品表示制御部と、を有し、
前記画面制御部は、入力された検索キーに合致する部品を前記立体形状データから検索し、その検索結果である部品を視認させるように前記所定のカメラ視野を変更することを特徴とする。
その他の手段は、後記する。

本発明によれば、仮想空間内を立体的に表示させるときに、現在の視野から見づらい部分についても適切に表示させることができる。

本発明の一実施形態に関する空間表示システムの外観図である。 本発明の一実施形態に関する空間表示装置の構成図である。 本発明の一実施形態に関する設計３Ｄモデルと系統図データとの詳細を説明する図である。 本発明の一実施形態に関する空間表示システムの表示処理を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に関する仮想空間を頭上から見たときの平面図である。 本発明の一実施形態に関する図５のビューポートを３Ｄ空間で説明したときの図である。 本発明の一実施形態に関する第１プラントの仮想空間を頭上から見たときの平面図である。 本発明の一実施形態に関する図７の第１プラントの仮想空間をＨＭＤから立体的に見たときの設計３Ｄモデルの画面図である。 本発明の一実施形態に関する図８の画面図に対し、部品置換部が設計３Ｄモデルから置換後３Ｄモデルに置き換えた画面図である。 本発明の一実施形態に関する画面制御部が図９の画面図をＨＭＤに立体視表示させた例である。 本発明の一実施形態に関する第２プラントの仮想空間を頭上から見たときの平面図である。 本発明の一実施形態に関する図１１の第２プラントの仮想空間をＨＭＤから立体的に見たときの設計３Ｄモデルの画面図である。 本発明の一実施形態に関する図１２の画面図に対し、部品置換部が設計３Ｄモデルから置換後３Ｄモデルに置き換えた画面図である。 本発明の一実施形態に関する図１３の画面図に対し、ユーザが行う各種操作を表示画面に反映させたときの画面図である。 本発明の一実施形態に関するプラント部品の検索画面例である。 本発明の一実施形態に関する図１５の検索画面の実写表示例である。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、空間表示システムの外観図である。空間表示システムは、空間表示装置２に対して、周辺機器としてキーボード１１と、マウス１２と、コントローラ１３と、ＨＭＤ１４と、表示装置１５とがそれぞれ接続されて構成される。
空間表示装置２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、メモリと、ハードディスクなどの記憶手段（記憶部）と、ネットワークインタフェースとを有するコンピュータとして構成される。
このコンピュータは、ＣＰＵが、メモリ上に読み込んだプログラム（アプリケーションや、その略のアプリとも呼ばれる）を実行することにより、各処理部により構成される制御部（制御手段）を動作させる。

頭部にＨＭＤ１４を装着したユーザは、手元のコントローラ１３を用いて、空間表示装置２が生成した仮想空間内を探索する。仮想空間の表示画面は、表示装置１５に表示されるとともに、両眼表示の立体視画像としてＨＭＤ１４にも表示される。図示しないアナログスティックを傾けるなどのコントローラ１３の操作により、仮想空間内の現在のカメラ視点位置を移動可能である。また、ユーザの顔の向きを変えることでＨＭＤ１４の姿勢が変更されると、その姿勢データを反映して、仮想空間内の現在のカメラ視野角度を変更可能である。

さらに、ユーザは、手元のキーボード１１と、マウス１２とを操作することにより、文字データなどの各種入力データを空間表示装置２に入力することができる。空間表示装置２は、例えば、特定の部品が指定された入力データを受け付けると、表示中の仮想空間内の特定の部品を強調するなどして、入力データを表示内容に反映させる。

このように、ユーザは、ＨＭＤ１４を中心とした各種の空間表示システムを使用することにより、あたかも自分が仮想空間内を探索するような体験を得ることができる。このような直観的な体験を行う適用分野として、例えば、仮想空間内に形成されたプラント設備に対する各種訓練（建設訓練・運転訓練・保守訓練・廃止措置訓練）を行うための各種計画が挙げられる。

図２は、空間表示装置２の構成図である。
空間表示装置２は、各種処理部（画面制御部２１と、部品置換部２２と、接続強調部２３）と、その処理部が扱うデータを管理するデータベース３とを有する。データベース３においては、設計３Ｄモデル３１と、置換後３Ｄモデル３２と、系統図データ３３と、接続後３Ｄモデル３４と、付加データ３５とが対応付けて格納されている。なお、図２では、データ間の対応関係の内の主要な対応関係を示す矢印を示す。

図３は、設計３Ｄモデル３１と系統図データ３３との詳細を説明する図である。
設計３Ｄモデル３１は、プラントなどの仮想空間内に配置される立体形状の位置や大きさを、部品ごとに管理するデータ構造である。図３では、プラント設備としてのポンプ形状Ｆ０２と、バルブ形状Ｆ０４とが、配管形状Ｆ０１，Ｆ０３，Ｆ０５で接続されている例を示している。
系統図データ３３は、設計３Ｄモデル３１が示すプラントなどの立体形状を機能的接続関係に着目して簡略化した平面図である。系統図データ３３は、Ｐ＆ＩＤ（Process and Instrumentation Diagram）などの標準的な図面を用いてもよい。図３では、ポンプ形状Ｆ０２を示すポンプシンボルＰ００１と、バルブ形状Ｆ０４を示すバルブシンボルＶ００１と、配管形状Ｆ０１を示す配管線Ｌ００１−１と、配管形状Ｆ０３を示す配管線Ｌ００１−２と、配管形状Ｆ０５を示す配管線Ｌ００１−３とが記載されている。
このように、設計３Ｄモデル３１の各立体形状のＩＤと、系統図データ３３の各シンボル（配管線含む）のＩＤとは対応づけられている。この対応付けは、事前に管理者などが準備しておく。

なお、系統図データ３３はプラント機能を実現する設備の種類と、その設備間の機能的接続関係が表現されればよいので、設計３Ｄモデル３１の実際のレイアウトよりも簡略化されていることが多い。例えば、配管線Ｌ００１−１を直線とし、対応先の配管形状Ｆ０１も直線型の配管として図３で例示したのは、あくまで説明をわかりやすくするためである。一方、実際にプラント内に配備される配管形状は、何度もカーブしたり、様々な方向に向かったりするように多様である。

図２に戻って、部品置換部２２は、設計３Ｄモデル３１のうちの現在のユーザのカメラ位置姿勢からは見づらい箇所について、系統図データ３３で使用されるシンボルに置き換えた置換後３Ｄモデル３２を生成する。
また、接続強調部２３は、系統図データ３３で定義されている機能的接続関係をもとに、設計３Ｄモデル３１のうちの接続される一連の立体形状を強調した接続後３Ｄモデル３４を作成する。
さらに、付加データ３５は、プラント作業者であるユーザについての職種情報や、作業スキル情報や、作業履歴情報などである。これらの付加データ３５は、仮想空間の表示内容をプラント作業者ごとに個別化（特化）したものにするために参照される。

そして、画面制御部２１は、プラントの立体形状を示す設計３Ｄモデル３１をそのまま仮想空間として表示するだけでなく、置換後３Ｄモデル３２、接続後３Ｄモデル３４、付加データ３５付きの設計３Ｄモデル３１などの様々なデータ加工を行った仮想空間を表示する。これにより、プラント作業者は、プラント空間を単に探索する体験だけでなく、実際にプラント内部での作業を行うときに役立つ体験を得ることができる。

図４は、空間表示システムの表示処理を示すフローチャートである。
Ｓ１１として、画面制御部２１は、キーボード１１の文字入力操作や、マウス１２のリスト選択操作を介して、作業内容を示すデータの入力を受け付ける。作業内容とは、例えば、設計３Ｄモデル３１のうちのどのエリアやどの部屋で作業が行われるかを示す作業場所の情報や、付加データ３５のうちのどのプラント作業者が作業を行うかを示す作業者の情報である。
ここで入力された作業場所の情報（点検対象となる部屋など）は、その作業場所に含まれる３次元オブジェクトを設計３Ｄモデル３１から表示対象として抽出するために、用いられる。
Ｓ１２として、画面制御部２１は、Ｓ１１で受け付けた作業場所における仮想空間内でのカメラ視野データの入力を受け付ける。図１で説明したように、コントローラ１３の操作がカメラ視点位置の移動に対応し、ＨＭＤ１４の操作がカメラ視野角度の変更に対応し、カメラ視野データはこの両方のデータの組み合わせで定義される。

Ｓ２１として、部品置換部２２は、Ｓ１１の作業場所におけるＳ１２のカメラ視野データから見た仮想空間内の各部品について、見づらい部品が存在するか否かを判定する。Ｓ２１でＹｅｓならＳ２３に進み、ＮｏならＳ２２に進む。
Ｓ２２として、画面制御部２１は、Ｓ１１の作業場所におけるＳ１２のカメラ視野データから見た仮想空間内の設計３Ｄモデル３１を、ＨＭＤ１４および表示装置１５に表示する。これにより、作業者はあたかも自分がプラントの内部に立っているように感じることができる。

Ｓ２３として、部品置換部２２は、見づらい部品については、図３で例示したように、立体形状をシンボルや配管線、「ポンプ」などの文字データなどの簡易表示に置き換えた置換後３Ｄモデル３２を作成する。なお、見やすい部品については、ポリゴンなどで示された立体形状を変更（置換）しなくてもよい。
この作成された置換後３Ｄモデル３２は、Ｓ２２の設計３Ｄモデル３１の代わりに表示される。これにより、作業者は現時点のカメラ視野では見づらい部品も、容易に把握することができる。

Ｓ３１として、接続強調部２３は、Ｓ１１で受け付けた作業内容により、Ｓ２２の設計３Ｄモデル３１またはＳ２３の置換後３Ｄモデル３２について、機能的接続関係を強調するか否かを判定する。例えば、表示中のある部品がマウス１２で選択された場合には、その選択された部品との機能的接続関係を有する他の部品も強調する必要があるとする。Ｓ３１でＹｅｓならＳ３２に進み、ＮｏならＳ１２に戻る。
Ｓ３２として、接続強調部２３は、系統図データ３３で定義されている機能的接続関係をもとに、接続される一連の立体形状を強調した接続後３Ｄモデル３４を作成する。
この作成された接続後３Ｄモデル３４は、Ｓ２２の設計３Ｄモデル３１またはＳ２３の置換後３Ｄモデル３２に上書き表示される。これにより、作業者は実際にプラント内部での作業を行うときに役立つ箇所を、作業に関係ない箇所と区別して把握することができる。そして、処理をＳ１２に戻す。このようにＳ１２に戻ってループ処理を行うことで、随時ユーザの操作によりカメラ視野データが変更されるとともに、その変更後のカメラ視野データに適合する表示内容へとリアルタイムに更新される。

なお、図４で説明した各処理の履歴データは、時系列のログファイルとして付加データ３５に保存してもよい。これにより、「作業とは関係ない通路に迂回してしまった、あるバルブを閉める作業に手間取った」などのＨＭＤ１４を装着したときの仮想空間内での各操作を、ＨＭＤ１４を外した後にユーザに反省させ、作業の改善を促すことができる。

図５は、仮想空間を頭上から見たときの平面図である。まず、カメラ視野角度について説明する。
ＨＭＤ１４を装着したユーザからは、矢印ＬＣで示した正面の方向はよく見える。矢印ＬＣを中央とした矢印ＬＬＩ〜矢印ＬＲＩの範囲は、ビューポート（図６のＶＰ）と呼ばれ、比較的見やすい視野である。一方、ビューポートの外側として、矢印ＬＬＯ〜矢印ＬＬＩの左外側範囲ＡＬＯと、矢印ＬＲＩ〜矢印ＬＲＯの右外側範囲ＡＲＯとは、それぞれ画面表示されるものの、正面から大きく外れており、部品形状が歪むなど見づらい視野である。

さらに、部品の見やすさは、カメラ視野角度だけでなく、ユーザ位置（カメラ位置）から部品までの仮想空間における距離にも影響される。ビューポートの内側であっても、基準距離Ｄより遠くの領域（ＡＬＦ，ＡＲＦ）に位置する部品は、遠近法で小さく写ることにより、部品形状が見づらくなってしまう。なお、基準距離Ｄはユーザが任意のタイミングで変更することができる。
よって、カメラ視野からの視認が良好な第１領域は、ビューポートの内側で、かつ、基準距離Ｄより近くの領域（ＡＬＮ，ＡＲＮ）である。一方、第１領域以外の領域を第２領域とすると、その第２領域は、ビューポートの外側領域（ＡＬＯ，ＡＲＯ）および遠距離領域（ＡＬＦ，ＡＲＦ）のうちの片方または両方である。
つまり、図４のＳ２１の見づらい部品とは第２領域に位置する部品である。

図６は、図５のビューポートを３Ｄ空間で説明したときの図である。
ビューポートＶＰは、矢印ＬＣを中心とし、その周囲の矢印ＬＬＩ〜矢印ＬＲＩの境界位置までの平面として定義される。そして、このビューポートＶＰの平面を底面とし、目の位置を頂点とする四角錐の空間内（図５ではＡＬＮ，ＡＲＮ）が部品が見やすい範囲となる。

以下、図７〜図１０を参照して、第１プラントの具体例を表示するときの各種処理について説明する。
図７は、第１プラントの仮想空間を頭上から見たときの平面図である。この第１プラントには、以下の各部品が配置されている。
・機器１０６
・バルブ１０２，１０８
・配管１０１，１０３，１０４，１０５，１０７，１０９
そして、作業者は、バルブ１０２の手前側に立ち、機器１０６の方を向いて仮想空間を眺めているとする。

図８は、図７の第１プラントの仮想空間をＨＭＤ１４から立体的に見たときの設計３Ｄモデル３１の画面図である。図７で示した各部品１０１〜１０９が立体的に配置されている。ここで、手前側のバルブ１０２は、カメラ位置からの距離が基準距離Ｄより近くに位置するので、大きく表示されて見やすい。一方、奥側のバルブ１０８は、カメラ位置からの距離が基準距離Ｄより遠く、かつ、ビューポートＶＰの外側に位置するので、小さく表示されて見づらくなってしまっている。具体的には、バルブ１０８のハンドル１０８ａがその手前の配管１０７の陰に隠れてしまい、バルブ１０８であること自体をユーザが認識できない状況である。

図９は、図８の画面図に対し、部品置換部２２が設計３Ｄモデル３１から置換後３Ｄモデル３２に置き換えた画面図である。つまり、図９は前記したＳ２３で表示される画面図である。
部品置換部２２は、図８の各部品のうち、ビューポートＶＰの外側に位置する以下の部品を、見づらい部品として系統図データ３３のシンボルや配管線に置き換える。
・バルブ１０８ｘ
・配管１０１ｘ，１０３ｘ，１０５ｘ，１０７ｘ，１０９ｘ
一方、残りの部品は、図８に記載したとおりの立体形状として残したままである。これにより、見づらい物体の視認性を向上させることができる。

図１０は、画面制御部２１が図９の画面図をＨＭＤ１４に立体視表示させた例である。画面制御部２１は、左目画像１４Ｌと右目画像１４Ｒとで、それぞれ視野をずらすことで、視差を利用してプラント部品の立体視を形成する。

以下、図１１〜図１４を参照して、第２プラントの具体例を表示するときの各種処理について説明する。
図１１は、第２プラントの仮想空間を頭上から見たときの平面図である。この第２プラントには、以下の各部品が配置されている。
・タンク２０３，２０４
・配管２０１，２０２，２０５，２０６，２０７
そして、作業者は、配管２０２の手前側に立ち、タンク２０３，２０４の方を向いて仮想空間を眺めているとする。

図１２は、図１１の第２プラントの仮想空間をＨＭＤ１４から立体的に見たときの設計３Ｄモデル３１の画面図である。図１１で示した各部品２０１〜２０７が立体的に配置されている。さらに、配管２０６の途中にはバルブ２０６ａが備えられ、配管２０７の途中にはバルブ２０７ａが備えられている。

図１３は、図１２の画面図に対し、部品置換部２２が設計３Ｄモデル３１から置換後３Ｄモデル３２に置き換えた画面図である。つまり、図１３は前記したＳ２３で表示される画面図である。
ここでは、部品置換部２２は、配管２０６，２０７のうちのビューポートＶＰの外部に位置する部分を配管線２０６ｘ，２０７ｘに置き換える。さらに、バルブ２０６ａ，２０７ａもビューポートＶＰの外部に位置するため、部品置換部２２は、バルブシンボル２０６ｙ，２０７ｙに置き換える。

また、付加データ３５によると、バルブ２０７ａの計測温度が高温になっていたとする。そこで、部品置換部２２は、付加データ３５を表示画面に反映させるために、例えば、高温注意の表示２０７ｚを付加することで、ユーザに注意を促す。
なお、画面制御部２１は、高温注意の表示２０７ｚだけでなく、危険のある部品と周囲の温度・線量・音量等の空間分布情報を、付加データ３５から読み込んで、高温／高圧／高線量等の注意情報として設計３Ｄモデル３１の仮想空間内に重畳表示してもよい。これにより、作業場での注意を要する空間範囲を可視化することができる。

図１４は、図１３の画面図に対し、ユーザが行う各種操作を表示画面に反映させたときの画面図である。
まず、図１３の高温注意の表示２０７ｚを見たユーザは、その対象であるバルブシンボル２０７ｙをマウスポインタ２１０でクリックしたとする。その場合、接続強調部２３は、クリックされたバルブシンボル２０７ｙを起点として、その起点の部品と機能的接続関係を有する周囲の部品を系統図データ３３から取得する。ここでは、バルブ２０７ａが装着されている配管２０７に加え、その配管２０７の接続先であるタンク２０３，２０４が取得されたとする。
そして、接続強調部２３は、取得された各部品の強調結果として、クリックされたバルブシンボル２０７ｙと、強調配管線２０７ｘｐ、２０７ｙｐと、強調配管２０７ｐと、強調タンク２０３ｐ，２０４ｐとを接続後３Ｄモデル３４として表示する。これにより、ユーザが点検対象などで注意を要する接続部品を容易に把握することができる。ここでの点検作業とは、例えば、ある配管を流れる流体に着目し、その上流から下流までを順に辿って、流体に漏れが無いかを確認する作業である。

また、接続強調部２３は、機能的接続関係のある部品集合を強調するだけでなく、機能的接続関係の有無にかかわらず、一連の作業対象となる部品集合も強調表示してもよい。これにより、プラント内の各地に点在するバルブだけを対象とした点検作業など、作業対象となる部品集合を他の部品と区別して把握しやすくなる。
さらに、接続強調部２３は、強調対象の部品集合として、部屋などの閉じられた空間における全ての作業対象となる部品を選択してもよい。これにより、部屋の端などで目立たない部品も把握させることができる。

また、空間表示システムでは、プラントの部品を表示するだけでなく、プラントの部品に対してユーザがあたかもその現場で操作をしているかのような体験を得ることもできる。例えば、クリックされたバルブシンボル２０７ｙに対して、コントローラ１３のアナログスティックを旋回させる操作を入力することにより、バルブの開閉操作を実施し、その結果を画面に反映させることができる（符号２０７ｑ）。このように、操作対象の部品を選択してから操作させることにより、遠隔地から効率的にプラントの状態を確認したり変更したりできる。

図１５は、プラント部品の検索画面例である。表示装置１５には、キーボード１１からの文字入力を受け付けるテキストフィールド３０１と、マウス１２のクリックを受け付ける検索ボタン３０２が用意されている。ユーザは、検索したい機器、配管部品などのＩＤ、名称などをテキストフィールド３０１に入力した後、検索ボタン３０２をクリックする。
画面制御部２１は、テキストフィールド３０１に入力された検索キーを設計３Ｄモデル３１から検索し、該当する部品３０３にカメラ視野をフォーカスし、部品３０３の輪郭を強調表示する。これにより、ユーザは、仮想空間内を探し回らなくても、即座に所望の部品３０３を参照することができる。

図１６は、図１５の検索画面の実写表示例である。設計３Ｄモデル３１には、あらかじめ仮想空間のポリゴンデータと、現実空間（実写空間）で撮影されたデータとを対応付けておく。そして、画面制御部２１は、図１５の検索結果に該当する部品３０３の実写データが存在するときには、仮想空間のポリゴンデータに換えて、実写データを表示させてもよい。また、画面制御部２１は、検索結果に限らず、仮想空間で実写データが存在する領域については、設計３Ｄモデル３１として実写データを表示させてもよい。
さらに、部品置換部２２は、Ｓ２１で見づらい部品と判定された部品に対して、シンボルデータ３０４ｘ、３０５ｘを上書きする置換後３Ｄモデル３２を作成してもよい。
これにより、ポリゴンデータよりも臨場感のある実写データを参照させることで、ユーザは現場で作業するときの雰囲気をより具体的に体感することができる。

以上説明した本実施形態では、図５に示したように、あらかじめ現在のカメラ視野から見やすい領域と、見づらい領域とをあらかじめ定義しておく。そして、部品置換部２２は、設計３Ｄモデル３１のうちの見づらい領域の部品については系統図データ３３のシンボルなどの簡易的な図形に置き換えて置換後３Ｄモデル３２として表示する。
これにより、見やすい領域のポリゴンの立体形状は残しつつ、現在の視野から見づらい領域についてもユーザに何が存在するかを適切に把握させることができる。また、簡易的な図形は描画コストが少なくて済むので、１画面上に多くの部品を描画できたり、描画回数（フレームレート）を向上させたりすることで、ＶＲ体験の質を高めることができる。

さらに、本実施形態では、図１４に示したように、ある部品に着目すると、接続強調部２３は、その部品と接続関係を有する周囲の部品を強調表示するための接続後３Ｄモデル３４を作成する。この接続関係は、事前に系統図データ３３で定義された機能的接続関係である。これにより、複数の配管が空間内を複雑に走査して立体的な認識が困難な状況であっても、作業者は、作業対象となる部品群や要注意の部品群を強調表示から適切に読み取ることができる。

なお、前記の部品置換部２２や接続強調部２３による設計３Ｄモデル３１のデータ加工処理は、空間表示装置２が情報処理として計算するものなので、専門家にデータ加工作業を委託する必要がなくなる。
以上により、単に仮想空間の内部を歩くＶＲ体験では無く、仮想空間の内部で各種作業を行うのに役立つＶＲ体験を得ることができる。これにより、空間表示システムで充分な事前体験を得たユーザは、その後の実際のプラント建設・運転・保守・廃止措置の各工程を円滑に実施できることが期待される。

なお、本発明は前記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。
また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段などは、それらの一部または全部を、例えば集積回路で設計するなどによりハードウェアで実現してもよい。
また、前記の各構成、機能などは、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。

各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイルなどの情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）などの記録装置、または、ＩＣ（Integrated Circuit）カード、ＳＤカード、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの記録媒体に置くことができる。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際にはほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
さらに、各装置を繋ぐ通信手段は、無線ＬＡＮに限定せず、有線ＬＡＮやその他の通信手段に変更してもよい。

２ 空間表示装置
１１ キーボード
１２ マウス
１３ コントローラ
１４ ＨＭＤ
１５ 表示装置
２１ 画面制御部
２２ 部品置換部（部品表示制御部）
２３ 接続強調部（接続表示制御部）
３ データベース
３１ 設計３Ｄモデル
３２ 置換後３Ｄモデル
３３ 系統図データ
３４ 接続後３Ｄモデル
３５ 付加データ

Claims (7)

1. 仮想空間に表示される立体形状データは、その構成要素である部品ごとに検索キーとなる識別情報が定義されており、
   所定のカメラ視野から視認した前記立体形状データを仮想空間として表示するとともに、前記所定のカメラ視野の更新に連動して仮想空間の表示内容も更新する画面制御部と、
   前記所定のカメラ視野からの視認が良好な仮想空間内の第１領域と、その第１領域以外の領域である仮想空間内の第２領域とに区分しておき、仮想空間内に配置する各部品について、前記第１領域内に位置する部品の表示形態と、前記第２領域内に位置する部品の表示形態とを異なる形態とする部品表示制御部と、を有し、
   前記画面制御部は、入力された検索キーに合致する部品を前記立体形状データから検索し、その検索結果である部品を視認させるように前記所定のカメラ視野を変更することを特徴とする
   空間表示装置。
2. 前記部品表示制御部は、前記所定のカメラ視野の起点となるカメラ位置からの距離が所定距離よりも短い領域を前記第１領域とし、仮想空間内の距離が所定距離よりも長い領域を前記第２領域とすることを特徴とする
   請求項１に記載の空間表示装置。
3. 前記部品表示制御部は、前記所定のカメラ視野におけるカメラの向きが正面方向から所定角度の範囲内にあるビューポートを形成し、前記ビューポートの範囲内を前記第１領域とし、前記ビューポートの範囲外を前記第２領域とすることを特徴とする
   請求項１に記載の空間表示装置。
4. 前記画面制御部は、仮想空間内に位置する部品が選択されると、その選択された部品に対する操作内容を仮想空間の表示内容に反映させることを特徴とする
   請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の空間表示装置。
5. 前記画面制御部は、仮想空間内に表示する付加データとして、仮想空間内に存在する要素の空間分布情報を表示することを特徴とする
   請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の空間表示装置。
6. 仮想空間に表示される前記立体形状データは、その構成要素である部品ごとに他の部品との接続関係が定義されており、
   前記空間表示装置は、さらに、所定の部品が選択されると、所定の部品に加え、その部品と接続関係を有する他の部品集合を強調表示する接続表示制御部を有することを特徴とする
   請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の空間表示装置。
7. 仮想空間に表示される立体形状データは、その構成要素である部品ごとに検索キーとなる識別情報が定義されており、
   空間表示装置は、画面制御部と、部品表示制御部とを有しており、
   前記画面制御部は、所定のカメラ視野から視認した前記立体形状データを仮想空間として表示するとともに、前記所定のカメラ視野の更新に連動して仮想空間の表示内容も更新し、
   前記部品表示制御部は、前記所定のカメラ視野からの視認が良好な仮想空間内の第１領域と、その第１領域以外の領域である仮想空間内の第２領域とに区分しておき、仮想空間内に配置する各部品について、前記第１領域内に位置する部品の表示形態と、前記第２領域内に位置する部品の表示形態とを異なる形態とし、
   前記画面制御部は、入力された検索キーに合致する部品を前記立体形状データから検索し、その検索結果である部品を視認させるように前記所定のカメラ視野を変更することを特徴とする
   空間表示方法。

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